JP6547574B2 - 単結晶引上げ装置が備えるヒータ関連部材の選択方法 - Google Patents
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Description
限界熱膨張係数差(ΔCL)=σ/(E×A×ΔT) (1)
但し、式(1)中、σはカーボン電極の引張り強度、Eはカーボン電極のヤング率、Aはカーボン電極の破断応力に対する安全率、ΔTは発熱時の温度T1と、ヒータの脚部をカーボン電極にナットで固定する際の温度T2との温度差を示す。
限界熱膨張係数差(ΔCL)=σ/(E×A×ΔT) (1)
但し、式(1)中、σはカーボン電極14の引張り強度、Eはカーボン電極14のヤング率、Aはカーボン電極の破断応力に対する安全率、ΔTは発熱時の温度T1と、ヒータ13の脚部13bをカーボン電極14にナット24で固定する際の温度T2との温度差を示す。
カーボン電極の限界のび(X)=σ×L/A/E (2)
なお、カーボン電極14の限界のびXとは、カーボン電極が破断に至る限界のび量のことを意味する。また、式(1)、式(2)中、カーボン電極の破断応力に対する安全率Aとは、カーボン電極の破断強度の理論値に対する安全マージン率を意味する。
ヒータ脚部の厚みのび(Y)=L×ΔT×ΔCL (3)
σ×L/A/E=L×ΔT×ΔCL (1’)
図1に示す引上げ装置10を用いて、以下の手順によりシリコン単結晶を育成した。その際、引上げ装置10に設置されるヒータ13及びカーボン電極14について、製造メーカがそれぞれ異なるヒータ13及びカーボン電極14の組み合わせを、以下の表1に示すように各実施例及び比較例ごとに変更して行った。
実施例1及び比較例1,2で使用した引上げ装置10について、シリコン単結晶引上げ後、ヒータ13の脚部13bとカーボン電極14との接合部位における破断の有無を評価した。また、各装置10に設置したヒータ13の脚部13bとカーボン電極14の限界熱膨張係数差ΔCLを、それぞれ単結晶の引上げを実施する前に、以下の方法により求めた。これらの結果を以下の表1に示す。なお、表1に示す熱膨張係数差ΔCは、製造メーカのカタログ値(ヒータの脚部の熱膨張係数、カーボン電極の熱膨張係数)から、その差を算出することにより求めた。
限界熱膨張係数差(ΔCL)=σ/(E×A×ΔT) (1)
なお、カーボン電極の破断応力に対する安全率Aは、本実施例では2とし、カーボン電極14の引張り強度σ及びヤング率Eは、製造メーカのカタログ値を採用した。また、ΔTを算出する際の発熱時の温度T1は炉内の熱環境シミュレーション(使用ソフトウェア名:CGsim)より類推した。また、ΔTにおけるヒータ13の脚部13bをカーボン電極14にナット24で固定する際の温度T2は、室温(25℃)とした。
13 ヒータ
13b ヒータの脚部
14 カーボン電極
Claims (2)
- ヒータ関連部材としてルツボ内に充填した結晶用原料を溶融し温度制御を行うヒータと、前記ヒータ及び電源を連結するカーボン電極とを備えた引上げ装置を用いて、単結晶をチョクラルスキー法により育成する際に、
予め下記式(1)より限界熱膨張係数差ΔC L を算出し、前記ヒータの脚部の熱膨張係数と前記カーボン電極の熱膨張係数の差を熱膨張係数差ΔCとしたときの前記熱膨張係数差ΔCが、前記限界熱膨張係数差ΔCL以下となる前記ヒータと前記カーボン電極を選択するヒータ関連部材の選択方法。
限界熱膨張係数差(ΔCL)=σ/(E×A×ΔT) (1)
但し、式(1)中、σは前記カーボン電極の引張り強度、Eは前記カーボン電極のヤング率、Aはカーボン電極の破断応力に対する安全率、ΔTは発熱時の温度T1と、前記ヒータの脚部を前記カーボン電極にナットで固定する際の温度T2との温度差を示す。 - 前記熱膨張係数差ΔCが0.5×10−6/K以内にある請求項1記載の選択方法。
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